[發(fā)明專利]一種主燃級采用軸向旋流預(yù)膜板匹配葉片噴射結(jié)構(gòu)的低排放燃燒室頭部

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810472110.6
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108592084B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王建臣;韓猛;王志超;林宇震;張弛
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: F23R3/38
• 分類號: F23R3/38
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明;盧紀(jì)

本發(fā)明公開了一種主燃級采用軸向旋流預(yù)膜板匹配葉片噴射結(jié)構(gòu)的低排放燃燒室頭部。該頭部采用中心分級設(shè)計，由主燃級與預(yù)燃級兩部分組成。主燃級具有軸向旋流預(yù)膜結(jié)構(gòu)，其中主燃級旋流器主要作用為：使空氣產(chǎn)生旋流，并通過葉片中的的小孔向空氣中噴射燃油，燃油在旋流空氣中霧化并摻混；軸向旋流預(yù)膜葉片與旋流器葉片上的燃油噴射孔正對，用于對燃油進(jìn)行預(yù)膜霧化，提高主燃級燃油的霧化效果，從而達(dá)到較高的低排放性能。預(yù)燃級采用擴(kuò)散火焰進(jìn)行穩(wěn)定火焰，主燃級采用本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行燃油霧化預(yù)混燃燒，進(jìn)而提高燃燒室的低排放性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及旋流燃燒器的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種主燃級采用軸向旋流預(yù)膜板匹配葉片噴射結(jié)構(gòu)的低排放燃燒室頭部。

背景技術(shù)

航空發(fā)動機(jī)被稱為現(xiàn)代工業(yè)皇冠的璀璨明珠，其設(shè)計及制造水平最能代表一個國家的整體工業(yè)水平，航空發(fā)動機(jī)按照用途分為軍用和民用兩種。軍用航空發(fā)動機(jī)追求推重比采用高溫升燃燒室，民用發(fā)動機(jī)追去效率和環(huán)保采用低排放燃燒室。隨著民用航空業(yè)的發(fā)展以及環(huán)保意識的提高，未來對先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的污染排放提出更嚴(yán)苛的要求。

中心分級燃燒室是現(xiàn)今低排放燃燒室的主要發(fā)展方向之一，其燃燒室采用中心分級的燃燒組織方式，預(yù)燃級采用擴(kuò)散燃燒，具有較好的點熄火性能；主燃級為預(yù)混燃燒，用旋流器加強(qiáng)燃油與空氣的摻混，可降低大工況下燃燒室的污染排放。

燃燒室內(nèi)主燃級的中的油流量主要是從主燃級噴出，且主燃級為預(yù)混燃燒，所以主燃級中燃油霧化以及與空氣的摻混的好壞影響燃燒的性能進(jìn)而影響排放性能的好壞。故而主燃級的排放量的多少決定了整個燃燒室排放性能的好壞。

綜上所述，本發(fā)明立足于工程實際應(yīng)用，設(shè)計了一種主燃級采用軸向旋流預(yù)膜板匹配葉片噴射結(jié)構(gòu)的低排放燃燒室頭部，此頭部主燃級采用匹配旋流葉片的預(yù)膜板，可使燃油噴射到預(yù)膜板上進(jìn)行初次成膜，能夠較好的霧化和摻混，進(jìn)而進(jìn)一步降低污染物的排放。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對中心分級燃燒室主燃級燃油霧化及污染排放的問題，提出了一種主燃級采用軸向旋流預(yù)膜板匹配葉片噴射結(jié)構(gòu)的低排放燃燒室頭部。所述頭部的在主燃級旋流器葉片處加裝軸向旋流預(yù)膜葉片，使從葉片上的燃油噴射孔中噴出的燃油打在預(yù)膜葉片上形成油膜，油膜離開葉片后進(jìn)行破碎霧化。軸向旋流預(yù)膜板葉片相較于沒有預(yù)膜板葉片的頭部來說，提高了霧化和摻混效果。通過提高霧化和摻混的效率來達(dá)到更高的預(yù)混效果，進(jìn)而達(dá)到更低的排放效果。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種主燃級采用軸向旋流預(yù)膜板匹配葉片噴射結(jié)構(gòu)的低排放燃燒室頭部，主燃級采用軸向旋流預(yù)膜板匹配葉片噴射結(jié)構(gòu)；頭部采用中心分級的結(jié)構(gòu)，由主燃級、預(yù)燃級構(gòu)成，其中主燃級旋流葉片、主燃級軸向旋流預(yù)膜板葉片、主燃級套筒、主燃級內(nèi)環(huán)依次通過焊接形成整個主燃級，其中主燃級旋流葉片和主燃級軸向旋流預(yù)膜板葉片通過焊接連接之后套在主燃級內(nèi)環(huán)上并焊接在一起，然后將主燃級套筒與主燃級旋流葉片頂端焊接起來；預(yù)燃級包括預(yù)燃級旋流器葉片、預(yù)燃級噴嘴外環(huán)、預(yù)燃級噴嘴，其中預(yù)燃級噴嘴外環(huán)通過螺紋與預(yù)燃級噴嘴連接，然后預(yù)燃級旋流器葉片套在預(yù)燃級噴嘴外環(huán)上，級間段與預(yù)燃級旋流器葉片通過焊接連接，然后與主燃級內(nèi)環(huán)通過螺紋方式連接，形成主燃級采用軸向旋流預(yù)膜板匹配葉片噴射結(jié)構(gòu)的低排放燃燒室頭部。

其中，主燃級軸向旋流預(yù)膜板葉片與主燃級旋流葉片軸線的夾角成-30°～60°，燃油通過葉片噴射孔噴出后以一定的角度撞擊在預(yù)膜葉片上形成油膜進(jìn)行霧化，提高霧化效率。

其中，主燃級軸向旋流預(yù)膜板葉片與主燃級旋流葉片的徑向夾角為旋流器葉片徑向夾角的20％～80％，則可改變預(yù)膜葉片距離燃油噴射孔的直線距離，進(jìn)而改變?nèi)~片上的油膜形狀，進(jìn)而優(yōu)化霧化。

其中，主燃級軸向旋流預(yù)膜板葉片厚度與主燃級旋流葉片厚度之比為20％～60％，改變預(yù)膜葉片的厚度可改變預(yù)膜葉片的剛性，在燃油沖擊預(yù)膜葉片時可以通過振動加快油膜的破碎，進(jìn)而促進(jìn)霧化。